Maailmakaupsuse ja põhitehnoloogiate areng kindlal isolatsioonil olevates ringkõrgunitutes (RMU)

Arenduse ja välismaise arengu seisund

Jaapani Toshiba Corporation arendas 1999. aastal kõrgejulgevusega epoksi resiinimaterjale ja vastavat jahutustehnoloogiat, järgnes 2002. aastal 24 kV püha-isoleeritud ringmainitud ühik (RMU). Tootevalik on sellest saanud laiem, ettevõte suurendab nüüd tööd 72 kV ja 84 kV tõusmisel. Holec, mis oli alguses Euroopa eeskuju andja, kellel olid edasijõulised disainideed ja keskkonnasõbralikud tootmistechnoloogiad, mis ei tekitanud saastust, osteti hiljem Eatonilt.

Holec’i püha-isoleeritud RMU-sid tuvastati Hiinas esmakordselt, paljud kodumaistest tootjad, kelle enda arendatud püha-isoleeritud RMU-d näitavad selgelt Holec’i disaini mõju. Kuigi Hiina alustas selles valdkonnas hiljem, on areng olnud kiire. Esinduslikud ettevõtted, nagu Beijing Shuangjie, Shenyang Haocheng ja Beihai Galaxy, on arendanud tooteid, mis on läbinud tüübiproovide, saavutanud massitootmise võime ja neid edendatakse ja kasutatakse üha rohkem.

Olulised tehnoloogiad ja arengusuunad

Püha-isoleeritud lülitiarengute edukaks edendamiseks ja rakendamiseks on otsustav püha-isoleeritud tehnoloogia läbimurde ja arenemine. Paljud maailma tootjad, sealhulgas Toshiba ja Hitachi, on investeerinud olulisi inimese, materjalide ja rahalisi ressursse püha-isoleeritud tehnoloogiasse, saavutades olulisi tehnilisi edusamme. Globaalsete uurimistulemuste integreerimisel on olulised tehnilised väljakutsed ja arengusuunad järgmised:

• Uue kõrgejulgevusega epoksi resiini arendamine. Kõrgejulgevusega epoksi resiinide abil vakuumkatkestite otsemine jahutus aitab soojuse levikut ja vähendab silikooni vulkaanide tarvet.

• Isoleerimisdisain, mis tagab nõutava järjestiku ja osalise voolu taseme.

• Epoksi resiini vastavate jahutustegevuste uurimine ja arendamine, et lahendada osalist voolu ja rikkumist püha-isoleeritud komponentides.

• Püha-isoleeritud komponentide pinnapeegelduse uurimine ja arendamine.

• Epoksi resiini stabiilsuse analüüs. Kiirendatud vananemisproovide abil uuritakse epoksi resiinide normaalse kasutusaega ja analüüsitakse nende omaduste muutusi, nagu osaline vool, kasutusaaja jooksul.

• Intelligentne disain. Täpsete ja kvantitatiivsete online jälgimisstrateegiate kasutamine, et jälgida osalise voolu taseme ja muude iseloomulike parameetrite muutusi.

Olemasolevad probleemid ja piirangud

Püha-isoleeritud RMU-l on kõrgemad tehnilised ja protsessuaalsed nõuded kui SF₆ gaasi-isoleeritud RMU-l. Kui tehnika on ebakindel või protsessid ebatäielikud, on insuleerimiskahjustuste, operatsiooniliste vigade ja potentsiaalsete ohusriskide tõenäosus suurem kui SF₆ gaasi-isoleeritud ühikutes. Seega nõuavad püha-isoleeritud RMU-d kõrgemat standardit tehnika, tootmistegevuse ja raavarade kvaliteedi osas. Hoolgi kasutajate heakskiitmise kasvamisest viimastel aastatel, on mitmeid probleeme pikaajalise tööstusarengu ja seadmete usaldusväärsuse perspektiivist:

(1) Osa voolu probleemid

Erinevalt gaasi-isoleerimisest, kus gaasi lekkeid saab jälgida ja voolud võivad ennast taastuda, ei saa püha-isoleerimisega kahjustused enam taastuda. Voolud kasvavad toote eluea jooksul, mis võib viia insuleerimise katkemiseni ja faasisiseseks lühikesele.

(2) Isoleerimiskomponendi rikkumine

Varases perioodil, nii kodumaal kui ka välismaal, on püha-isoleeritud RMU-sidel alustanud ilmnema insuleerimiskomponendite rikkumine pikendatud võrgusageduse vibratsiooni, töövibratsiooni, mehaaniliste liigutuste, termiliste tsükli- ja keskkonna temperatuuri muutuste tõttu, mis on suurendanud õnnetuste arvu.

(3) Eraldusfunktsiooni turvalisus ja usaldusväärsus

Püha-isoleeritud RMU-sidel on eraldusfunktsiooni turvalisus ja usaldusväärsus kriitiline. Praegu kasutatakse peamiselt traditsioonilisi kolme-asendilisi katkestiteid, mis on täiesti püha-isoleeritud. Eralduskatkeste insuleerimisomadused sõltuvad nii liiguvate ja paigapüsivate kontaktide vahelisest õhusirgest kui ka insuleeriva komponendi pinna liigutamisest. Pinna liigutamine insuleeriva komponendi pinnal suurendab katkestuse nurjumise riski ja potentsiaalset ohustrüki. Lisaks suurendavad keskkondlikud tegurid ja materjali vananemine pinnavoolu, mis oluliselt vähendab insuleerimisomadusi ja ohustab turvalist ja usaldusväärset töötlemist.

(4) Isoleerimismaterjalide valik ja arendamine

Peamiste insuleerimismaterjalide kvaliteet ja performants mõjutavad otse kogu ühiku usaldusväärsust ja stabiilsust. Insuleerimismaterjalide laialdasel kasutamisel on oluline kaaluda südantaimede, komponentide taaskasutamise, eraldamise, töötlemise ja uuesti kasutamise aspekte, et vähendada ressursside raiskamist.

(5) Jahutustegevuse probleemid

Toote disain peaks olema tootmise ja kokkupaneku hõlbustamiseks, samas kui tootmise ja kokkupaneku protsessid peaksid püüdma vähendada keskkonnasaastust ja optimeerida energia- ja ressursside kasutamist. Jahutatud toodete puhul on eriti kriitiline jahutustegevuse ja -varustuse valik.

Oluliste tehnoloogiate analüüs

(1) Kõrgekvaliteediline ja efektiivne jahutustegevus

Põhinedes osalise voolu mehhanismil, püha-isoleeritud komponentide sisemised voolud on põhiliselt tingitud materjali sees olevatest tühiplikeridest (amparidest). Tavaline jahutus hõlmab eelkohetatud komponentide panemist eelkohetatud metallmoldi, moldi kavitsevat kuubikut, soojenud, kurtavat epoksi resiini aeglast lisamist ja jahutamist. See meetod on ebamõõduka, kallis ja sageli ei suuda täielikult ampareid eemaldada, mis viib paljude tühiplike tekkimiseni. Need tühid võivad põhjustada osalise voolu käivitamisel, mis lõpuks viib insuleerimise katkemiseni ja ohustab turvalist ja usaldusväärset töötlemist. Seega on oluline kasutada edasijõulisi, kõrgekvaliteedilisi ja efektiivseid epoksi resiini jahutustegevusi.

(2) Isoleerimismooduli struktuuridisaini optimiseerimine

Isoleerimismooduli disain peab rahuldama funktsionaalsete, kontrollimise ja paigaldamise nõudmistega, samuti tagama atraktiivsus, materjalide kulutuse vähendamise ja jääkvabade stresside vältimise. Jääkvabad stressid võivad põhjustada insuleerimiskomponentide sise- ja välistikuna, mis võivad viia osalise voolu ja lõpuks insuleerimise katkemiseni töötlemisel. Seega on vaja sügavamat uurimist insuleerimismoodulite üldisesse paigutuse, paksuse ja üleminekute kohta, kaaludes ka soojuse levikut.

(3) Elektrivälja disaini optimiseerimine

Korona vool tekib, kui juhe pinna elektriväli tugevus jõuab ümber asuva gaasi murdemisvõime nihe, tavaliselt väga ebavõrdsetes väljades. Kõrgepinge juhtmeetmete teravad servad või tipud võivad koncentreerida elektrivälja, mis võib põhjustada korona voolu. Koroonana osaline vool võib aja jooksul areneda insuleerimise katkemiseni, millel on mõju turvalisele ja usaldusväärsele töötlemisele. Seega on oluline tehnika, et disainida juhtmeetmed, et tagada piisavalt nõrk ja ühtlane elektriväli. Efektiivsed meetodid hõlmavad simulatsioonitasemel elektrivälja arvutamist, elektrivälja jaotuse optimiseerimist ja insuleerimise ning juhtmeetmete kujunduse täpsustamist. Võivad olla vajalikud ka ekraaniringid või sarnased meetmed, et vähendada elektrivälja tugevust.

(4) Ekraanikihtide uurimine ja disain

Põhiline eesmärk, miks insuleerimismoodulite välispinnale rakendatakse maadetud metalli ekraanikihti, on: esiteks, piirata insuleerimiskahjustuste korral faze-maapiiri, vähendada sisekaarte energia ja riski; teiseks, säilitada insuleerimisomadusi igas keskkonnas ilma pinnapuhastamiseta, saavutada hooldusvaba töötlemine ja tagada elektrivälja jaotuse muutumatuse, isegi kui metallilised võõrad objektid sissepääsevad kabinetisse.

(5) Epoksi resiini stabiilsuse uurimine ja analüüs

Kui polümeerimaterjal, võib epoksi resiin vananeda (vananeda) töötlemise, kasutamise ja säilitamise ajal, millel on mõju selle omadustele ja kasutusaegule. Kõige levinumad vananemisfaktorid on soe ja ultraviolettkiirgus. Lülitesüsteemides on pidev soojusloomine töötlemisel vältimatu, mis kiirendab epoksi resiini vananemist. Seega on oluline kasutada simuleeritud vananemisproove, et statistiliselt analüüsida erinevatest materjalidest ja vananemisastmetest valmistatud püha-isoleeritud komponentide omadusi, et luua kriitilisi suhteid.

Järeldus

Püha-isoleeritud tehnoloogia on saanud kasutajate ja turu tunnustust ning selle edendamist ja rakendamist suurendatakse. See nõuab seadmete tootjatelt toodete tootmist, mis rahuldavad energiatarbija usaldusväärsuse ja stabiilsuse nõudmisi. On tehtud olulist uurimist püha-isoleeritud RMU-de jahutustegevuste ja pinnapeegelduse disaini osas, mis on andnud konkreetseid tulemusi. Siiski on need jõupingutused ikka veel ebapiisavad. Suuremat rõhku tuleb panna uute jahutusmaterjalide, insuleerimiskomponentide rikkumise ennetamise ja innovaatiliste komponentide struktuuride disaini uurimisele. Kokkuvõttes on vaja püha-isoleeritud RMU-sidel täiendavat teaduslikku uurimist, kogumist ja läbimurde.